本發(fā)明涉及雷達，尤其涉及一種雷達通道校準方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、由于天線加工誤差、饋線走線的長度誤差以及天線互耦等因素的影響，雷達的多通道存在幅相不一致，導致雷達的測向結(jié)果存在誤差，甚至測向出錯。因此，為了實現(xiàn)雷達的測向功能，需要對雷達的多通道進行幅相校準。幅相校準需要在暗室中進行，通過在已知的多個角度放置角反，同時雷達采集數(shù)據(jù)，估算出各通道的幅相校準系數(shù)。

2、暗室校準前，需要保證承載雷達的伺服在方位0和俯仰0度時，目標角反正好位于雷達的法線上，且雷達自身沒有發(fā)生橫滾。常用技術(shù)中，把伺服處于方位0和俯仰0度時，目標角反相對于雷達法線的方位和俯仰偏移分別稱為方位誤差和俯仰誤差，把橫滾偏移稱為橫滾誤差。若暗室校準過程中，雷達存在方位誤差、俯仰誤差或橫滾誤差，則實際應用中雷達就會存在測向誤差。為了減小方位誤差和俯仰誤差，一般采用激光照射加鏡面反射的方法；為了減小橫滾誤差則需借助氣泡水平儀等工具。

3、一方面，這類方法需要手動調(diào)整，不能保證誤差完全消除；另一方面，這類調(diào)整需要精細操作，會花費較多時間成本，難以滿足大規(guī)模量產(chǎn)的要求。若方位俯仰誤差和橫滾誤差無法完全消除，則獲得的通道幅相校準系數(shù)會耦合這些誤差，不能真實反映通道的幅相誤差，使得校準后的雷達存在方位俯仰誤差和橫滾誤差導致的測向誤差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種雷達通道校準方法、裝置及存儲介質(zhì)，旨在有效解決現(xiàn)有技術(shù)中雷達通道校準難度大，并且校準后的雷達存在方位俯仰誤差和橫滾誤差導致的測向誤差的技術(shù)問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供了一種雷達通道校準方法，所述雷達包括至少一個發(fā)射天線和至少一個接收天線，所述至少一個發(fā)射天線和所述至少一個接收天線構(gòu)成多個通道，所述方法包括：

3、步驟s1，驅(qū)使暗室中承載所述雷達的伺服轉(zhuǎn)動，使得目標角反分別位于所述雷達的多個方位俯仰角的位置上，所述雷達在每個所述方位俯仰角上分別發(fā)射雷達測試信號，以及針對每個所述方位俯仰角，獲取所述目標角反針對所述雷達測試信號反饋的回波信號并提取對應所述目標角反的第一陣列導向矢量矩陣；

4、步驟s2，建立無通道幅相誤差和同時存在方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差的信號模型，以形成第二陣列導向矢量矩陣；

5、步驟s3，根據(jù)所述第一陣列導向矢量矩陣、雷達多通道的幅相校準系數(shù)以及所述第二陣列導向矢量矩陣的關(guān)系構(gòu)建非線性最小二乘優(yōu)化問題；

6、步驟s4，采用基于迭代的序列二次優(yōu)化算法求解原問題，得到所述雷達多通道的幅相校準系數(shù)估計值、方位誤差估計值、俯仰誤差估計值以及橫滾誤差估計值。

7、進一步地，步驟s1中多個方位俯仰角為多個標稱方位俯仰角，分別表示為：(α1,β1),(α2,β2),…,(αl,βl)；

8、對應提取的第一陣列導向矢量表示為：以構(gòu)建第一陣列導向矢量矩陣，所述第一陣列導向矢量矩陣表示為：

9、

10、其中，am為第一陣列導向矢量矩陣，l為正整數(shù)。

11、進一步地，所述目標角反所在的相對于所述雷達的l個真實方位俯仰角可寫作：

12、(α1+δα,β1+δβ),(α2+δα,β2+δβ),…,(αl+δβ,βl+δβ)；

13、其中，αl為第l個真實方位角，βl為第l個真實俯仰角，δα為方位誤差，δβ為俯仰誤差，0<l≤l，l為正整數(shù)。

14、進一步地，步驟s2中的建立無通道幅相誤差和同時存在方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差的信號模型，具體為：

15、

16、其中，at為所述第二陣列導向矢量矩陣，λ為雷達發(fā)射信號的波長，δγ為雷達多通道的橫滾誤差，p為陣元坐標構(gòu)成的矩陣，p的第一行對應所有陣元二維坐標的第一個元素，p的第二行對應所有陣元二維坐標的第二個元素，k為所述目標角反真實方向矩陣，k的第l列對應方位俯仰角(αl+δα,βl+δβ)，(·)t表示轉(zhuǎn)置操作，exp()為指數(shù)函數(shù)。

17、進一步地，步驟s3中的構(gòu)建非線性最小二乘優(yōu)化問題的子步驟包括：

18、s31、設(shè)計如下的最優(yōu)化估計器：

19、

20、s.t.ωt[ηt,δα,δβ,δγ]t＝1,

21、其中，am為所述第一陣列導向矢量矩陣，diag(·)表示以向量構(gòu)成對角矩陣，η為雷達多通道的幅相校準系數(shù)，||·||f表示f范數(shù)，s.t為約束條件，ω表示首個元素為1其余元素為0的列向量。

22、進一步地，步驟s4中的采用基于迭代的序列二次優(yōu)化算法求解原問題過程的子步驟包括：

23、(1)令q＝0，其中，q為迭代計數(shù)，

24、令第0次迭代的結(jié)果為δα(0)＝0,δβ(0)＝0,δγ(0)＝0，

25、通過求解得到η(0)；

26、其中，kb為目標角反的標稱方向矩陣，kb的第l列對應方位俯仰角(αl,βl)；

27、(2)執(zhí)行迭代操作步驟，令q＝q+1；

28、在第q+1次迭代步驟中，令第q次迭代結(jié)果為η(q)，δα(q),δβ(q),δγ(q)，求解如下方程組：

29、

30、其中，為第q次迭代更新后的目標角反的方向矩陣，的第l列對應方位俯仰角(αl+δα(q),βl+δβ(q))，vec(·)表示將矩陣按列堆疊為列向量，(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置，b(q)為相對于[(η(q))t,δα(q),δβ(q),δγ(q)]t的雅克比矩陣；x為待求變量，δ為輔助待求變量，q為正整數(shù)；

31、(3)在第q+1次迭代步驟中，更新公式為：

32、[(η(q+1))t,δα(q+1),δβ(q+1),δγ(q+1)]t＝[(η(q))t,δα(q),δβ(q),δγ(q)]t+x，

33、并將基于步驟(2)中求解得到的x代入步驟(3)中；

34、(4)若迭代次數(shù)達到設(shè)定的最大迭代次數(shù)，或者x的2范數(shù)小于設(shè)定的門限，則停止迭代并輸出雷達多通道的幅相校準系數(shù)估計值以及方位誤差估計值俯仰誤差估計值和橫滾誤差估計值否則，重復步驟(2)至步驟(4)。

35、進一步地，在步驟s1中，在驅(qū)使暗室中承載所述雷達的伺服轉(zhuǎn)動之前，所述方法包括：

36、將所述雷達放置在所述暗室中的伺服上，并在所述雷達的遠場位置的法線上放置所述目標角反。

37、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種雷達通道校準裝置，所述雷達包括至少一個發(fā)射天線和至少一個接收天線，所述至少一個發(fā)射天線和所述至少一個接收天線構(gòu)成多個通道，所述裝置包括：

38、驅(qū)動及回波信號獲取單元，用于驅(qū)使暗室中承載所述雷達的伺服轉(zhuǎn)動，使得目標角反分別位于所述雷達的多個方位俯仰角的位置上，所述雷達在每個所述方位俯仰角上分別發(fā)射雷達測試信號，以及針對每個所述方位俯仰角，獲取所述目標角反針對所述雷達測試信號反饋的回波信號并提取對應所述目標角反的第一陣列導向矢量矩陣；

39、信號模型建立單元，用于建立無通道幅相誤差和同時存在方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差的信號模型，以形成第二陣列導向矢量矩陣；

40、優(yōu)化問題構(gòu)建單元，用于根據(jù)所述第一陣列導向矢量矩陣、雷達多通道的幅相校準系數(shù)以及方位誤差、俯仰誤差以及橫滾誤差的關(guān)系構(gòu)建非線性最小二乘優(yōu)化問題；

41、優(yōu)化問題求解單元，采用基于迭代的序列二次優(yōu)化算法求解原問題，得到所述雷達多通道的幅相校準系數(shù)估計值、方位誤差估計值、俯仰誤差估計值以及橫滾誤差估計值。

42、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一實施例所述的雷達通道校準方法。

43、通過本發(fā)明中的上述實施例中的一個實施例或多個實施例，至少可以實現(xiàn)如下技術(shù)效果：

44、在本發(fā)明所公開的技術(shù)方案中旨在利用建立無通道幅相誤差和同時存在方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差的信號模型，以形成第二陣列導向矢量矩陣，根據(jù)所述第一陣列導向矢量矩陣、雷達多通道的幅相校準系數(shù)以及所述第二陣列導向矢量矩陣的關(guān)系構(gòu)建非線性最小二乘優(yōu)化問題，并且基于約束條件最小化求解相關(guān)參量，從而可以完全消除雷達暗室校準過程中雷達方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差造成的影響。所估計得到的多通道幅相校準系數(shù)與方位誤差、俯仰誤差和橫滾誤差造成實現(xiàn)了解耦，即校準系數(shù)能精確反映通道幅相誤差。